Система и способ для формирования трехмерного тела - RU2759969C2
Код документа: RU2759969C2
Чертежи
Описание
Изобретение в целом относится к стереолитографической системе для непрерывного и/или прерывистого послойного построения трехмерного тела.
А именно, изобретение относится к системе для построения компонента, содержащей: лоток с, по меньшей мере, частично прозрачной основой, по меньшей мере, частично растяжимым полупроницаемым слоем для приема светочувствительного вещества, и фазой, расположенной под полупроницаемым слоем и способной к образованию промежуточного слоя в светочувствительном веществе, источник света, расположенный под основой лотка для отверждения фотореактивного вещества в некоторых зонах, и рабочую платформу, расположенную над полупроницаемым слоем с возможностью подъема и опускания относительно него, для приема компонента или отдельных слоев компонента.
Указанный по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью перемещения под лотком по меньшей мере в одном направлении, служит для регулируемого отверждения соответствующего светочувствительного вещества через химически инертную фазу, или нечувствительную к свету фазу, и/или промежуточную фазу.
Таким образом, цель заключается в формировании трехмерного объекта непрерывным или прерывистым (в зависимости от текущей геометрической формы частичного слоя) образом с помощью полупроницаемого слоя, а также трехмерного тела, которое будет встроено в такую систему или лоток.
Формирование трехмерных (3D) тел с использованием светоотверждаемых веществ, например - фотополимерной смолы, отверждаемых послойно, при котором информацию о поперечном сечении генерируют способом проекции на маску или посредством лазерного источника, известно под самыми разными названиями, например - «3D-печать», «аддитивное производство» или «быстрое прототипирование». В машинах, работающих по генеративной технологии с возможностью непрерывного процесса печати, как правило, используются пиксельные лазеры с цифровой оптической обработкой (ЦОО), лазеры на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС) или регулируемые лазеры для воздействия светом на поперечное сечение или слои. Путем воздействия светом формируют сплошной слой из жидкого светочувствительного вещества. Указанный сплошной слой сцепляется с опорой, а его отделение от базовой поверхности или удаление с нее происходит за счет подъема опоры. Таким образом, трехмерное тело последовательно формируют из светочувствительного вещества.
Из уровня техники известны решения, в которых речь идет об усилиях отрыва или удаления при стереолитографическом процессе, когда происходит разделение сформированных отлично друг от друга базовых поверхностей, и раскрыт процесс непрерывной печати. В системах, обеспечивающих воздействие светом снизу (см., например, DE 102013215040 А1), одной из самых больших проблем является удаление или отделение только что сформированных слоев компонента без разрушения компонента и обеспечение возможности течения новой светочувствительной жидкости между слоем компонента и базовой поверхностью. Если компонент отделяют от основы лотка с возможностью безопасного удаления, это негативно сказывается на скорости процесса построения. В литературе, например - СА 2054276 А1, описаны разнообразные способы удаления слоя компонента с основы лотка; для этого используют, например, силиконовые слои, разделительную фольгу и т.п. При этом указанные способы не обеспечивают возможность непрерывного процесса и, как следствие, увеличивают продолжительность построения объекта. Однако они позволяют формировать поверхности компонентов практически любого размера, так как высота обратного хода и введение периода ожидания обеспечивают возможность продолжения течения нового фотореактивного вещества в них.
В новейшей литературе можно найти информацию о системах, способных, например - за счет применения многофазной системы, обеспечить процесс непрерывного построения. В этом случае имеет место только небольшой обратный ход, осуществляемый непрерывно. За счет этого, высота зазора, образуемого для потока фотореактивного вещества, находится в пределах порядка величины желаемой толщины слоя. В частности, в случаях больших поверхностей компонентов, это приводит к недостаточному переносу новой светочувствительной жидкости в зазор. При применении многофазных систем, граница раздела также является нестабильной, и возможно образование волн или морщин и т.п.
Пример такого технического решения раскрыт в US 4996010 А. В нем предложен лоток для приема светочувствительной жидкости, в котором также расположено нечувствительное к свету вещество в виде слоя под фотореактивным веществом. Воздействие светом осуществляют снизу через нечувствительный к свету слой, а отверждение слоя происходит на границе раздела фаз между указанными двумя слоями. Преимущество такой схемы состоит в минимизации усилия, необходимого для отделения только что отвержденного слоя.
В WO 2015/164234 А1 раскрыта система с несколькими не поддающимися смешению химическими фазами, в которой светочувствительный слой расположен над не вступающей в реакцию несущей фазой. Указанную схему также применяют для непрерывного формирования трехмерного объекта. В этом случае нижняя фаза должна иметь более высокую плотность, чем светочувствительное вещество, расположенное на ней в виде слоя.
В документе DE 102013102377 А1 раскрыта еще одна многофазная система, в которой происходит перемещение компонента вдоль границы раздела фаз для ее выравнивания. Указанный компонент непосредственно соприкасается с обеими фазами с возможностью коррекции взаимодействий между фазами, зависящими от поперечного сечения компонента. При этом указанная схема имеет недостатки в части перемещения во время работы. Кроме того, скорость, с которой возможно перемещение компонента вдоль границ раздела фаз, ограничена факторами потока.
В ЕР 2505341 А1 раскрыто техническое решение для послойного построения объекта из фотополимеризирующегося материала, при котором продолговатый элемент, в частности - стержень или проволока, перемещается через фотополимеризирующийся материал. Указанный элемент служит исключительно для смешивания.
В число недостатков известных технических решений входит то, что в случае прерывистого формирования компонента происходит образование зоны вдавливания в несущей фазе в зависимости от геометрических характеристик слоя, что ведет к искажению или возникновению накопительного дефекта в компоненте. Нижняя несущая фаза также должна иметь более высокую плотность, чем расположенное на ней в виде слоя светочувствительное вещество. Кроме того, при прерывистой работе имеются ограничения по скорости процесса, связанные с компонентом, перемещаемым вдоль границы раздела фаз. Выбор материала, из которого состоит компонент, перемещающийся вдоль границ раздела фаз, также ограничен химическими свойствами обеих фаз (коррозия). Кроме того, очистка компонента, как и лотка, является весьма дорогостоящей. Стабильность процесса в случае непосредственного соприкосновения двух фаз, ведет к нежелательным явлениям в течение всей продолжительности процесса, например - к образованию вкраплений несущей фазы в отвержденном слое компонента, а также отражается на качестве компонента, зависящем от поперечного сечения.
Настоящее изобретение направлено на создание системы указанного в начале вида, в которой устранены вышеуказанные недостатки, и обеспечивающей возможность более простого, быстрого, точного, непрерывного и/или прерывистого, и экономичного формирования трехмерных тел даже при малой толщине слоя и больших участках воздействия. В частности, должна быть решена проблема переноса нового светочувствительного вещества в зазор, образуемый за счет подъема последнего из сформированных слоев, в связи с чем система должна быть выполнена с возможностью произвольного перехода от непрерывного процесса к прерывистому и наоборот, при этом также необходимо обеспечить повышение рентабельности системы.
В связи с вышеизложенным, система указанного в начале вида, являющаяся предметом изобретения, отличается тем, что она содержит по меньшей мере один движущий элемент, проходящий, по меньшей мере, от полупроницаемого слоя по направлению к рабочей платформе и выполненный с возможностью перемещения относительно основы лотка для создания эффекта переноса для доставки фотореактивного вещества индуцированным потоком в зазор между рабочей платформой и полупроницаемым слоем.
Предпочтительные варианты осуществления или усовершенствования указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Предлагаемая стереолитографическая система содержит полупроницаемый слой (например - фольгу), обеспечивающий возможность диффузии химической фазы, расположенной под полупроницаемым слоем и могущей находиться в различных агрегатных состояниях (газообразном или жидком) в зависимости от используемой фазы, через полупроницаемый слой для взаимодействия со светочувствительным слоем, расположенным поверх полупроницаемого слоя. При этом, например, происходит формирование тонкого слоя в светочувствительном веществе за счет ингибирования кислорода, при этом фотореакционная способность указанного тонкого слоя отлична от той, которой обладает остальная часть светочувствительного вещества.
Благодаря наличию полупроницаемого слоя также возникает способность к переносу нового фотореактивного вещества с возможностью его доставки в зазор, образованный между полупроницаемым слоем и последним из сформированных слоев компонента. Это возможно, в частности, благодаря наличию геометрического движущего формирования на полупроницаемом слое, причем указанное формирование может быть образовано самой фольгой, по меньшей мере одним возвышением, созданным в полупроницаемом слое, подвижным элементом, расположенным под или над полупроницаемым слоем, или путем регулируемой деформации фольги, например, под действием вибрации или вакуума. Желаемый эффект переноса также может быть создан за счет комбинации движущих формирований, раскрытых в настоящем описании. Перенос фотореактивной жидкости может быть обеспечен, например, за счет относительного перемещения или создания подвижной выпуклости полупроницаемого слоя. В предпочтительном варианте полупроницаемый слой находится в растянутом состоянии, гарантирующем возможность создания гладкой и ровной поверхности компонента.
Основа лотка может быть образована либо непосредственно полупроницаемым слоем, либо может быть создана дополнительная, по меньшей мере, частично прозрачная основа. Лоток служит для приема по меньшей мере одного фотореактивного вещества и/или его взаимодействия с, по меньшей мере, частично прозрачной фазой, не являющейся фотореактивной. В частности, полупроницаемый слой расположен в пределах лотка, либо большая часть указанного слоя находится в соприкосновении со светочувствительной жидкостью. По меньшей мере одна сторона полупроницаемого слоя может, по меньшей мере, частично входить в соприкосновение с химическим веществом; в предпочтительном варианте обе стороны полупроницаемого слоя входят в соприкосновение с разными химическими фазами.
Лоток может содержать отверстия, через которые проходит полупроницаемый слой, причем отверстия сформированы так, чтобы по существу не мог происходить выход фотореактивного вещества или иных жидкостей или газов. Указанная схема обеспечивает возможность перемещения полупроницаемого слоя относительно лотка и/или слоя компонента, причем движущий элемент (или его части) не находится в соприкосновении с фотореактивным веществом или ему подобным и также может быть расположен за пределами конструкции лотка. Лоток может иметь несколько камер или зон, обеспечивающих возможность взаимодействия разных фаз с полупроницаемым слоем и возможность простого, компактного и модульного перемещения полупроницаемого слоя с одновременным взаимодействием (диффузией).
Насыщение полупроницаемого слоя или диффузию через него для образования фотохимически неактивного промежуточного слоя в фотореактивном веществе можно также осуществлять за пределами зоны соприкосновения полупроницаемого слоя со светоотверждаемым веществом, в частности, в предпочтительном варианте - в зоне, где полупроницаемый слой находится в соприкосновении со светочувствительным веществом.
Посредством полупроницаемого слоя или через него также может быть создана геометрическая форма, образующая движущее возвышение, расположенное, например, в зоне толщи слоя компонента или ниже, сформированная, как сказано выше, с возможностью переноса фотореактивного вещества. В предпочтительном варианте возвышение выполнено с возможностью автоматического доведения, с помощью блока управления, до оптимальной высоты, зависящей, например, от таких технологических параметров, как толщина слоя, скорость переноса, вязкость фотореактивного вещества и т.п. Это обеспечивает эффективную и рациональную доставку фотореактивного вещества, причем фотореактивное вещество также может быть пастообразным.
Таким образом, гарантированный перенос светочувствительного вещества можно обеспечить в любом из раскрытых вариантов за счет по меньшей мере одного полного пересечения возвышения или прохождения через него.
Далее следует подробное описание изобретения на примерах предпочтительных вариантов его осуществления, представленных на чертежах, которыми изобретение, однако, не ограничивается. На чертежах представлены:
Фиг. 1 - схематический вид системы;
Фиг. 1a - узел указанной системы;
Фиг. 1b - возможный вариант осуществления движущего возвышения для переноса фотореактивного вещества на детальном виде;
Фиг. 2а - Фиг. 2d - функционирование системы на Фиг. 1 посредством схематических частичных видов, для лучшего понимания ограниченных соответствующей частью и иллюстрирующих различные этапы способа от а) до d);
Фиг. 3а, 3b, 3с, 3d - функционирование второго варианта системы на разных этапах;
Фиг. 3a' - частичный детальный вид системы на Фиг. 3a;
Фиг. 4 - дополнительный пример осуществления изобретения с модифицированным переносящим возвышением, которое, кроме того, может быть реализовано как в первом, так и во втором варианте;
Фиг. 5 - пример осуществления, измененный относительно Фиг. 4, который, однако, может быть использован в любом из вариантов осуществления изобретения;
Фиг. 6 - возможный вариант осуществления изобретения, в котором переносящий элемент является частью системы; и
Фиг. 7 - еще один вариант осуществления изобретения, содержащий передвижной источник света, и в котором переносящий элемент выполнен проницаемым для излучения.
На Фиг. 1 раскрыта система 1 для формирования, т.е. построения, трехмерного компонента или тела 3 путем так называемого «быстрого прототипирования». Тело 3 можно создавать из отдельных слоев 3i, где i=1, 2, 3…, прерывистым или непрерывным образом из фотореактивного вещества 5. Отверждение фотореактивного вещества 5 может происходить под действием излучения света, например - УФ-света. В данном случае, термин «свет» следует понимать как обозначающий любой вид электромагнитного излучения, подходящий для отверждения соответствующего вещества 5. Например, фотореактивное вещество 5 представляет собой по существу «жидкость», при этом данный термин также обозначает вещества пастообразной консистенции с разной вязкостью.
Фотореактивное вещество 5 находится, по меньшей мере, частично в соприкосновении с полупроницаемым слоем или пластом 7, находящимся, в свою очередь, по меньшей мере, частично в соприкосновении со второй фазой 9. В данном случае, термин «фаза» обозначает химические соединения в любом агрегатном состоянии, т.е., помимо жидкостей, например, воды или кремнийорганического масла, также и газы, например - кислород, воздух, любой консистенции, являющиеся, по меньшей мере, частично прозрачными или светопроницаемыми для излучения для отверждения фотореактивного вещества 5.
Полупроницаемый слой 7, по меньшей мере, частично проницаем для фазы 9, например, за счет диффузии кислорода, и, таким образом, вступает во взаимодействие с указанной фазой 9, результатом чего является образование в фотореактивном веществе 5 промежуточной фазы 11, обладающей, по меньшей мере, ограниченной реакционной способностью либо уже полностью утратившей реакционную способность, в связи с чем не произойдет ее отверждение под действием падающего на нее излучения. Полупроницаемый слой 7 образует базовую поверхность для процесса стереолитографии, поверх которой расположена промежуточная фаза, образованная в результате диффузии фазы 9 (например, воздуха) через слой 7 в фотореактивном веществе 5. В данном случае полупроницаемый слой 7 растянут, по меньшей мере, до такой степени, что он препятствует образованию вмятины или деформации/смещению нижней химической фазы 9 жидкой массой фотореактивного вещества 5, и, тем самым, предотвращает образование погрешностей, например - проседания полупроницаемого слоя 7 (базовой поверхности). Полупроницаемый слой 7 также, по меньшей мере, частично проницаем или прозрачен для излучения, необходимого для отверждения фотореактивного вещества 5, и может быть образован, например, прозрачной фольгой. Полупроницаемый слой 7 также может быть создан для обеспечения или гарантирования переноса нового фотореактивного вещества 5 между последним из сформированных слоев компонента - слоем 3i-1 - и полупроницаемым слоем 7 или для создания новой промежуточной фазы 11. Насыщение полупроницаемого слоя 7 фазой 9 для образования промежуточной фазы 11 также может происходить и при отсутствии соприкосновения с фотореактивным веществом 5. Например, это можно осуществлять путем перемещения, по меньшей мере, частично растянутого полупроницаемого слоя 7 относительно лотка 13 или компонента 3.
Полупроницаемый слой 7 имеет возвышение, в общем случае - движущий элемент 15, способствующий переносу фотореактивной жидкости 5. Например, с помощью двух роликов 17, выполненных с возможностью растяжения или приема полупроницаемого слоя 7, обеспечивают растяжение и/или регулирование полупроницаемого слоя 7 путем предварительной настройки направления вращения посредством устройства управления или блока 19 управления машиной, см. двойные стрелки на Фиг. 1 и на Фиг. 2а - Фиг. 2d. Уплотнительные элементы 21 предотвращают выход вещества из лотка 13, а также сдирание полупроницаемого слоя 7, когда облегчают выход.
Фаза 9 может быть не только газообразной, но и жидкой, при этом лоток 13 имеет прозрачную основу 23, под которой расположен передвижной и регулируемый источник 25 света, создающий излучение, необходимое для отверждения фотореактивного вещества 5. Например, источник 25 света может представлять собой цифровое устройство проекции на маску, выполненное с возможностью воздействия светом на поперечное сечение соответствующего компонента с поэлементной точностью с помощью микросхемы цифровой оптической обработки (ЦОО) и светодиода в качестве источника излучения.
Система на Фиг. 1 выполнена с возможностью доставки фазы 9 с помощью насосного агрегата 27 по каналу 27' в лоток 13 в любое время. В связи с этим, насосный агрегат 27 может быть выполнен с возможностью создания колебания полупроницаемого слоя 7, например - за счет изменения во времени объемного расхода фазы 9, для создания, за счет возникающей вследствие этого вибрации полупроницаемого слоя 7, (последующего) эффект переноса фотореактивного вещества 5. Например, колебание фазы 9 может также создавать мембрана 27ʺ в канале 27' или в насосном агрегате 27, например - как схематически показано на Фиг. 1а.
Поверх лотка 13, опертого на опорный элемент 29 (см. Фиг. 1) или выполненного с ним за одно целое, расположена рабочая платформа 31, соединенная с движущим устройством 33, соединенным с системой 1 посредством, например, рамы 35, и выполненная с возможностью удержания сформированных слоев компонента 31, 32 и т.п., с возможностью подъема и опускания относительно лотка 13. В число функций блока 19 управления входит обеспечение выполнения разнообразных функций управления и регулирования, например - подъема и опускания рабочей платформы 31, перемещения источника 25 света в пределах агрегатной 37 и регулирования энергии, подаваемой источником 25 света, растягивания, а также перемещения, полупроницаемого слоя 7 и т.п.
Рабочая платформа 31 выполнена с возможностью создания по существу плоской несущей поверхности для сцепления слоев компонента 3i; в связи с этим, рабочая платформа 31 может также содержать геометрические формирования или структуры, способствующие сцеплению вещества 5 или (самого верхнего) слоя (слоев) компонента с одновременной минимизацией продолжительности смещения фотореактивного вещества 5.
Когда рабочая платформа 31 погружена в фотореактивное вещество 5 и когда она расположена на некоторое значение толщины слоя (например, 100 микрометров) выше промежуточной фазы 11 и/или над полупроницаемым слоем 7, источник 25 света приводят в действие, предпочтительно - автоматически посредством блока 19 управления. Рабочую платформу 31 можно непрерывно перемещать в восходящем направлении, при этом она соединена с источником 25 света посредством устройства 19 управления с возможностью непрерывного осуществления процесса построения в зависимости от площади поперечного сечения компонента 3. Если размер или площадь поперечного сечения компонента 3 неудобен для непрерывного процесса построения, устройство 19 управления выявит и поймет это на основании характеристик слоя, и будет запущен прерывистый процесс построения, при котором полупроницаемый слой 7 перемещают для гарантированного переноса фотореактивного вещества 5. Устройство 19 управления выполнено с возможностью определения площадей поперечного сечения по известной информации о поперечном сечении слоев 3i, имеющейся, например, в форме нескольких пиксельных изображений. Например, это осуществляется путем подсчета числа пикселей, необходимого для формирования поперечного сечения тела или компонента 3 (например, белых пикселей на черно-белом изображении).
Источник 25 света выполнен с возможностью обеспечения непрерывного процесса построения, например, за счет применения пиксельного источника света, например - проектора ЦОО, выполненного с возможностью воздействия светом одновременно на целую зону сечения. Таким образом, построение желаемого слоя компонента 3i будет происходить по зонам и выборочно путем отверждения фото реактивного вещества 5.
Возвышение или движущий элемент 15, способствующий горизонтальному переносу фотореактивного вещества 5, также может состоять из материала, отличного от материала полупроницаемого слоя 7, и может быть выполнен как одно целое или из нескольких частей. Указанное по меньшей мере одно, например - стержневое, движущее возвышение 15 также может быть выполнено по форме, отличной от треугольной формы, раскрытой на Фиг. 1. Например, возвышение 15 также может иметь прямоугольное поперечное сечение либо, как раскрыто на Фиг. 1b, несколько возвышений 151, 152, 153,… и т.д. могут быть скомбинированы в качестве 15i, могут быть соединены последовательно и реализованы в виде нескольких частей и/или пошагово, в случае необходимости. В предпочтительном варианте, в качестве основы для формирования возвышения 15i или 15 также могут быть приняты разнообразные основные геометрические формы.
Основа 23 лотка 13 может сама по себе обладать некоторой проницаемостью для фазы 9 (например - кислорода), чтобы способствовать образованию промежуточной фазы 11, одновременно выполняя защитную функцию в случае повреждения полупроницаемого слоя 7.
На Фиг. 2а - Фиг. 2d частично раскрыты варианты или различные этапы способа, осуществляемого посредством системы, раскрытой на примере Фиг. 1. На Фиг. 2а система 1 находится в положении, в котором происходит подъем слоя 3i, последнего из сформированных, на значение толщины нового слоя, который должен быть сформирован. Компонент 3 имеет поперечное сечение, дальнейшее построение которого невозможно без активного переноса фотореактивного вещества 5 в образованный зазор 20. Согласно Фиг. 2b, перемещение полупроницаемого слоя 7, движущего возвышения 15 и промежуточной фазы 11 относительно лотка 13 возбуждает поток, доставляющий новое фотореактивное вещество 5 в зазор 20. Указанный шаг способа будет выполнен по меньшей мере один раз.
На Фиг. 2с процесс переноса уже выполнен, зазор 20 полностью наполнен фотореактивным веществом 5, и можно вновь осуществить процесс воздействия, в результате которого будет сформирован следующий слой компонента 3i.
На Фиг. 2d представлен готовый слой компонента 3i, после чего следует подъем компонента 3 посредством рабочей платформы 31 на желаемую толщину слоя, и процесс начинается вновь.
На Фиг. 3а - Фиг. 3с раскрыт вариант осуществления системы, в котором полупроницаемый слой 7 (например, фольга) будет растянут и деформирован движущим прижимным элементом 39, который может быть расположен, например, под полупроницаемым слоем 7 в камере 41 лотка, причем прижимной элемент 39 выполнен с возможностью перемещения в пределах фазы 9 в по меньшей мере одном направлении и, за счет образования прижимного возвышения 15, сможет способствовать горизонтальному переносу фотореактивного вещества 5. Это осуществляют, например, как схематически показано на Фиг. 3а, с помощью приводимого от двигателя линейного движущего устройства 43, имеющего разъем 45, соединяющий прижимной элемент 39 с линейной осью 43, например - посредством магнитной муфты 47, причем управление осуществляет блок 19 управления. В связи с этим, прижимной элемент 39 выполнен с возможностью направления и в пределах, и за пределами камеры 41, а также с возможностью регулирования по высоте (см. также Фиг. 6) для воздействия на возвышение 15 полупроницаемого слоя 7, при этом предпочтительный вариант содержит по меньшей мере один такой прижимной элемент 39. Например, прижимной элемент 39 выполнен по существу по форме стержня с, по меньшей мере, произвольно стержневой формой поперечного сечения (например, круглой, прямоугольной, подковообразной и т.п.). Как следствие, регулирование возвышения 15 также обеспечивает возможность создания слоев разной толщины и доставки нового фотореактивного вещества 5 и облегчает их. В данном случае, формирование возвышения 15 происходит за счет непосредственного или опосредованного упирания полупроницаемого слоя 7 в прижимной элемент 39; в частности, эластичный промежуточный слой 39' все также может быть расположен между полупроницаемым слоем 7 и прижимным элементом 39 (см. Фиг. 3а'). В предпочтительном варианте возвышение 15 образовано состоящей из нескольких частей конструкцией прижимного элемента 39 и зависит, например, от положения нескольких прижимных элементов (например - от их угла и расстояния относительно друг друга). Например, два по существу прямоугольных стержневых прижимных элемента могут быть расположены относительно друг друга на том или ином расстоянии и под тем или иным углом под полупроницаемым слоем 7; от расстояния прижимных элементов может зависеть ширина возвышения 15, а от угла стержневых прижимных элементов может зависеть высота возвышения 15; например, в данном случае, создано пологое возвышение. Например, в зависимости от направления перемещения, можно регулировать ориентацию возвышения путем изменения угла прижимных элементов.
На Фиг. 3а - Фиг. 3d раскрыты последовательные шаги технологического процесса примера конструкции системы, в которой для формирования возвышения 15 полупроницаемого слоя 7 использован прижимной элемент 39, расположенный под полупроницаемым слоем 7, выполненный с возможностью перемещения относительно последнего и обеспечивающий эффект переноса фотореактивного вещества 5 в зазор 20 под телом 3. Растяжение полупроницаемого слоя 7 происходит за счет расположения в пределах лотка 13, по меньшей мере, частично, при этом прижимной элемент 39 может способствовать растяжению полупроницаемого слоя 7 за счет формы возвышения и высоты.
Как раскрыто на Фиг. 3b, перемещение прижимного элемента 39 или перемещение возвышения 15 создает эффект переноса в по существу неподвижной промежуточной фазе 11. На Фиг. 3с процесс перемещения уже выполнен, будет запущен процесс воздействия, и будет сформирован новый слой компонента 3i, как показано на Фиг. 3d. После этапа процесса, представленного на Фиг. 3d, осуществляют подъем только что сформированного слоя компонента 3i относительно лотка 13 и описанный процесс повторяют вновь.
На Фиг. 4 раскрыт модифицированный вариант осуществления системы на Фиг. 3а и Фиг. 3с, не содержащий (дополнительную) прозрачную основу 23 под полупроницаемым слоем 7; это позволяет упростить диффузию фазы 9 (например - воздуха или кислорода), при этом прижимной элемент 39, в данном случае скользящий в направляющем элементе, что детально не показано, над частично открытой основой (23 на Фиг. 3d), образует возвышение 15 в полупроницаемом слое 7.
На Фиг. 5 раскрыт дополнительный вариант, в котором, например, на боковых поверхностях нижней камеры 41 расположены отверстия 49, через которые может втекать и вытекать фаза 9 (например, кислород или воздух), причем прозрачная основа 23 необязательно должна быть полупроницаемой, причем прижимной элемент 39 направленно перемещают в пределах камеры 41. В данном случае прижимной элемент 39 может, например - как раскрыто на Фиг. 3а, быть соединен с движущим устройством посредством магнитной муфты.
В дополнительном варианте приведение в движение можно осуществлять за счет непосредственного механического соединения прижимного элемента 39, например - через пазы в основе 23 (не показаны), или за счет отсутствия основы 23 (см. Фиг. 6).
Как раскрыто на Фиг. 6, лоток 13 - здесь показанный в поднятом положении - также может быть выполнен из нескольких частей, а прижимной элемент 39 может уже входить в состав системы 1. Например, прижимной элемент 39 может быть выполнен с возможностью регулирования по высоте посредством дополнительного движущего устройства 44, расположенного в агрегатной 37, и быть соединен с линейным устройством 43. При помещении лотка 13 на опорный элемент 29 полупроницаемый слой 7 будет деформирован, что приведет к образованию возвышения 15, приблизительно схожего с раскрытым на Фиг. 5.
Еще один дополнительный вариант раскрыт на Фиг. 7. В нем - прозрачный - прижимной элемент 39 соединен с источником 25 света, например, с возможностью воздействия светом одновременно с перемещением прижимного элемента 39 и непрерывного воздействия светом, причем также возможно движение прижимного элемента 39 перед источником 25 света (таким образом, в данном случае источник света будет осуществлять воздействие светом не через прижимной элемент, а во время его нахождения в параллельном или смещенном положении). В связи с этим, информация о поперечном сечении, сформированная источником 25 света, будет изменена, например, цифровой пиксельной маской или лазерным сканером (например, гальваносканером или лазерным сканером с вращающимся многоугольным зеркальным барабаном), в зависимости от положения и скорости подачи на траектории прижимного элемента 39, а также соответствующей им информации о поперечном сечении. Такие способы одновременного воздействия известны под названием «прокрутка». В данном случае, соответствующую информацию для воздействия светом на текущий частичный участок будет предоставлять блок 19 управления, исходя из совокупной известной информации о поперечном сечении, при этом положение прижимного элемента 39 и скорость подачи на его траектории будут соответствующим образом скоординированы с источником 25 света. В предпочтительном варианте прижимной элемент 9 выполнен из материала, по меньшей мере, частично проницаемого или прозрачного для излучения, генерируемого источником 25 света. В связи с этим, особо предпочтительно, чтобы геометрия прижимного элемента 39 могла положительно влиять на воздействие.
Очевидно, что изобретение не ограничивается представленными и раскрытыми вариантами осуществления, но включает в себя все варианты, модификации и комбинации в пределах объема изобретения, определенного формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к стереолитографической системе для послойного построения объектов. Система (1) для формирования трехмерного компонента содержит лоток (13) с, по меньшей мере, частично прозрачной основой (23), по меньшей мере, частично растяжимым полупроницаемым слоем (7) для приема светочувствительного вещества (5) и химическое вещество в форме жидкости или газа (9), расположенное под полупроницаемым слоем (7). Источник света (25) расположен под основой (23) лотка для отверждения фотореактивного вещества (5) в некоторых зонах. Рабочая платформа (31) расположена над полупроницаемым слоем (7) с возможностью подъема и опускания относительно него для приема компонента (3) или отдельных слоев компонента (3i). Полупроницаемый слой (7) содержит по меньшей мере один движущий элемент (15), выполненный в виде возвышения (15), проходящий, по меньшей мере, от полупроницаемого слоя (7) по направлению к рабочей платформе (31) и выполненный с возможностью перемещения относительно основы (23) лотка для создания эффекта переноса фотореактивного вещества (5) для его доставки индуцированным потоком в зазор (20) между рабочей платформой (31) и полупроницаемым слоем (7). Техническим результатом является обеспечение непрерывного и экономичного процесса формирования трехмерных компонентов. 13 з.п. ф-лы, 16 ил.
